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Ultim® Extreme

SEM中EDS分析高空间分辨率和低能端性能。将Extreme电子电路、无窗设计与几何结构和传感器的优化设计相结合,灵敏度比传统大面积SDD高15倍。

  • 可对锂元素进行检测和成像

  • 加速电压小于2kV时块状样品中的空间分辨率低于10nm

  • 在低于1kV加速电压下对材料进行表征

  • 与浸没式电镜相配合,可在高达30kV的加速电压下收集高质量的元素信息


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Ultim Extreme 硅漂移探测器是高分辨率场发射扫描电镜应用的一个突破,可提供远远超越传统微米和纳米分析的解决方案。

Ultim Extreme是Ultim Max系列中的一款无窗能谱,晶体面积100mm2,经优化设计来尽可能提高灵敏度和空间分辨率。它采用跑道型结构设计,优化高分辨率场发射扫描电镜在低加速电压和短工作距离下工作时的成像和EDS性能,使用Ultim Extreme,EDS的空间分辨率接近扫描电镜的分辨率。

  • SEM-EDS联用时的高空间分辨率
    • 场发射SEM中≤10nm元素表征

  • 表面科学
    • SEM中表面表征

  • 低加速电压下的材料鉴别
    • 低至1kV加速电压下的材料表征

  • 快速准确的纳米表征
    • 块状样品快速采集、实时数据处理

  • 超轻元素敏感性
    • 元素探测能力的新高度,如Li、N、O
生物科学解决方案 材料科学解决方案

生物科学解决方案

Ultim Extreme为生物样品提供了准确的元素检测,能够在适合生命科学扫描电镜应用的低电压条件下快速、准确地采集数据。极短的工作距离和获奖的无窗探测器设计,结合我们优化的电子电路和数据处理,使低能量X射线的灵敏度提高了10-30倍。

用于生物应用的Ultim Extreme探测器具有:

100nm section of unstained leaf tissue on aluminium stub, imaged using 2.5kV for 15 minutes.

铝样品台上的未染色叶片组织100nm切片的元素面分布图,采用2.5kV低电压采集了15分钟。

Venus’ fly trap leaves and glands imaged with the Ultim Extreme detector at 5kV
Venus’ fly trap leaves and glands imaged with the Ultim Extreme detector at 5kV
Venus’ fly trap leaves and glands imaged with the Ultim Extreme detector at 5kV

Ultim Extreme探测器在5kV电压下拍摄的金星捕蝇草的叶子和腺体。分层的EDS面分布图显示了清晰的氮信号以及不同的锇和锌的定位(左)。当使用阵列层析技术(中图的黄色,下图的粉红色,显示了叶绿体的三维数据)对采集的多个背散射图像截面应用锇时,锇可用作掩膜。

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材料科学解决方案

Ultim Extreme是高分辨率场发射扫描电镜应用中的一个突破性解决方案。该探测器实现了在低的加速电压(例如1-3kV)和非常短的工作距离下进行EDS数据采集和元素分析,从而在高SEM分辨率下分析纳米材料和表面的元素信息。

高分辨率场发射扫描电镜可以用来研究更小的纳米结构、界面和表面。然而,在这些分析条件下,工作距离很小,工作电压非很低,束流需要尽可能小以充分利用镜筒内探测器的电子信号,但现在没有EDS可提供此类元素表征。Ultim Extreme的出现改变了这种现状,它专为此类分析而设计:

  • 优化的几何设计
    • 在更小的工作距离下工作
    • 在传统EDS安装接口上使立体角尽可能提高。立体角通常比Ultim 170大5倍,传感器与试样的距离缩短为普通探测器的一半

  • 无窗设计
    • 与任何其他大面积探测器相比,立体角提高的同时,对低能端X射线的灵敏度提高了10~30倍
  • 新型电子电路提高对极低能量X射线的灵敏度, 增强了高计数率下低能量X射线的分析能力
  • 将AZtec Live和Tru-Q ®分析引擎结合实现低加速电压下的数据处理和分析
    • 优化TruMap用于低电压谱峰重叠校正

为了实现这种几何结构,Ultim Extreme采用非圆形100mm2传感器和无窗设计,这种设计已成功用于X-Max N 100TLE,以优化TEM的灵敏度。此外,该探测器采用新型的体积更小的的电子陷阱设计,可在高达7kV的电压下进行准确的定量分析,并在较高能量下进行元素定性分析。

  • 在扫描电镜中进行£10nm的元素分析
  • X射线面扫描分辨率接近SEM分辨率

例1:半导体器件

在3kV工作电压下获得的智能手机CPU的X射线面扫描图。38,000cps,30分钟采集时间 - 样本和数据由MSSCorps提供

实施例2:标准Sn成像图

2kV工作电压下通过x射线面扫描得到的锡纳米球标准高分辨率图,6,500cps,15分钟采集时间

实施例3:Ni基高温合金

1.5kV工作电压下,718镍合金中细小的Ni3(NbTi) γ"析出相, 2,000cps,18分钟采集时间 - 样品和数据由曼彻斯特大学提供

使用Ultim Extreme,用户可以对几个原子厚度的表面污染物和层状结构进行元素成分和分布的表征。

  • 通过SEM扫描电镜对表面整体特征进行表征
  • 对仅能在很低工作电压和短工作距离下,使用镜头内探测器可见的表面结构进行分析
  • 与Auger / XPS相比更加节省资金和时间

示例:在1kV下收集的X射线图,用于表征使用In Lens SE成像检测到的高端电子元件污点。

在2kV或更低工作电压下进行材料表征

  • EDS与低电压电镜配合更好地进行样品表征
    • 能够增强信号对比度
    • 减少样品损坏,例如高分子聚合物和材质较软的涂层
    • 减少荷电或实现荷电平衡


示例:将加速电压从10kV降低到1.5kV,电子图像衬度就可以显示出氧化物颗粒的分布。在相同条件下的EDS面扫描分析表征出该沉淀物为MnOB。面扫描采集时间15分钟。样品由JFE Steel提供。

快速纳米表征

  • 高速收集
  • 低加速电压下实时数据处理
  • 对于块状样品 - 样品制备简单

例:在3kV,15,000cps下收集22分钟的QuantMaps,表征Ni基超合金(合金718)中的NbTi氮化物和氧化铝纳米沉淀物。样本和数据由曼彻斯特大学提供。

准确的纳米表征

  • 实时数据处理
  • 优异的低能谱质量和完整性
  • 快速自动元素识别
  • 低能X射线系列的谱峰重叠校正

示例:低能量线的谱图处理,创建QuantMap,表征Ni基高温合金中的NbTi氮化物和氧化铝纳米沉淀物(合金718)

Ultim Extreme使用优化的电子电路和无窗设计来实现所需的性能,以满足其目标应用。它的无窗设计使轻元素的计数率提高了2-3倍,对于可以检测到的元素,其计数率提高了近1.5倍。与带有超薄窗口的传统大面积SDD相比,在提高立体角的同时,灵敏度提升了10-30倍。通过采用为探测Li元素而开发的电子电路,低能端X射线的敏感性提高幅度更大。

  • 无窗配置提供最灵敏的轻元素检测能力
    • 与传统SDD探测器相比,信号强度增加了3倍
    • 有检测N等难以检测的元素的潜力

示例:检测到锂元素

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